Zmiana klimatu od dawna jest niezaprzeczalnym zjawiskiem obserwowanym w wielu miejscach na Ziemi. Ma ona coraz większy wpływ na jakość naszego życia, objawiając się gwałtownymi i często dramatycznymi zjawiskami pogodowymi. Jednym z kluczowych powodów jest dynamiczny rozwój społeczeństw, który od dziesięcioleci odciska piętno na środowisku naturalnym.
Głównym celem HiDALGO2 jest dostarczenie wysoce-skalowalnych rozwiązań, które mogą skutecznie wykorzystywać systemy przed-eksaskalowe w obecnych i przyszłych infrastrukturach HPC i AI, poprzez osiągnięcie synergii między modelowaniem, akwizycją danych, symulacją, analizą danych i wizualizacją.
Projekt skupia się na pięciu przypadkach użycia z obszaru ochrony środowiska: poprawie jakości powietrza w aglomeracjach miejskich, efektywności energetycznej budynków, odnawialnymi źródłami energii, szybko rozprzestrzeniającymi się pożarami i prognozami meteo-hydrologicznymi. Wspólną cechą modelowania powyższych symulacji jest wykorzystanie analizy numerycznej przepływów płynów metodą Computational Fluid Dynamics (CFD), która jest metodą bardzo wymagająca obliczeniowo. HiDALGO2 kładzie duży nacisk na kwestie związane ze skalowalnością rozwiązań, najlepszym dostosowaniem oprogramowania do infrastruktury (co-design) poprzez zastosowanie odpowiedniej metodyki oceny wydajności (ang. benchmarking) oraz algorytmicznych metod optymalizacji. Umożliwia to efektywne wykorzystanie najwyższej klasy systemów HPC do symulacji złożonych konstrukcji z dużo większą dokładnością nieosiągalną w przypadku obliczeń z wykorzystaniem rozwiązań chmurowych. Dla oceny jakości rozwiązań wykorzystywana jest analiza niepewności przeprowadzana w trybie sprzężonych symulacji. Ponadto HiDALGO2 dzieli się wiedzą w ramach zorganizowanych specjalistycznych szkoleń i warsztatów wypełniając istniejącą lukę w umiejętnościach, której beneficjentami jest społeczność użytkowników z Unii Europejskiej.
Zakres prac zaproponowany w tym projekcie jest w pewnym stopniu kontynuacją zadań realizowanych w projekcie HiDALGO. Trzon obecnego projektu stanowią ci sami ludzie, co gwarantuje ciągłość pracy, szczególnie w obszarze skalowalności, współprojektowania i scenariuszy zespołowych. Podczas pierwszej edycji projektu uzyskano doskonałe wyniki skalowalności za pomocą infrastruktur PCSS, USTUTT i PRACE. Wszystkie symulacyjne aplikacje pilotażowe były w stanie wykorzystać kilka tysięcy rdzeni podczas jednego startu, a dwa z nich przekroczyły pułap 100 000 rdzeni.
HiDALGO2 ma spójną ofertę dla społeczności naukowej i MŚP, aby wspólnie pracować nad rozwojem modeli symulacyjnych, zarówno pod względem ich doskonałości naukowej, jak i wydajności technologicznej, przyczyniając się do idei cyfrowego bliźniaka. Rozwój domeny i technologii pozwala nam w większym stopniu wykorzystać potencjał przypadków użycia, co z kolei generuje konieczność korzystania z zasobów obliczeniowych na znacznie większą skalę niż dotychczas (Exascale).
Istnieją dwie podstawowe zasady HiDALGO2: rozwój naukowy i technologiczny. Zbudowane są na czterech filarach świata HiDALGO2: technologicznym, społeczno-naukowym, multidyscyplinarnym i zespołowym. Filar technologiczny podkreśla wagę rozwoju aplikacji, aby coraz lepiej wykorzystywać możliwości, jakie daje postęp technologiczny. Przekłada się to na działania zwiększające skalowalność, ale uwzględniające aspekty współprojektowania. Wymiar społeczno-naukowy skupia się na rozwoju aplikacji pod kątem jak najdokładniejszego odzwierciedlenia zjawisk rzeczywistych (cyfrowy bliźniak), z uwzględnieniem aktualnych potrzeb życiowych społeczeństwa. Multidyscyplinarność polega na poszukiwaniu synergii na poziomie eksperckim i technologicznym, które mogłyby wnieść wartość dodaną pozwalającą na zwiększenie możliwości narzędzi poprzez integrację informacji z innych obszarów badawczych. Eksploracja i wzbogacanie zgromadzonej wiedzy odbywa się również poprzez organizację szkoleń, warsztatów, hackathonów i spotkań społecznościowych pozwalających na uzupełnienie luki umiejętności w docelowych domenach, która jest podstawą pracy zespołowej. Ogólnie rzecz biorąc, tworzy to zrównoważony obraz rozwoju systemów Global Challenges.
Powyższe nadrzędne cele przekładają się na zdefiniowanie i wdrożenie pięciu aplikacji pilotażowych w zakresie wdrożeń środowiskowych: Urban Air Project (UAP), Urban Buildings (UB), Odnawialne Źródła Energii (OZE), Wildfires (WF) oraz Meteo-Hydrological Forecasting (MHF).
Partnerzy:
INSTYTUT CHEMII BIOORGANICZNEJ POLSKIEJ AKADEMII NAUK (PSNC) PL
UNIVERSITAET STUTTGART (USTUTT) DE
ATOS SPAIN SA (ATOS) ES
SZECHENYI ISTVAN EGYETEM (SZE) HU
METEOGRID SL (MTG) ES
CENTRO INTERNAZIONALE IN MONITORAGGIO AMBIENTALE – FONDAZIONE CIMA (FONDAZIONE CIMA) IT
POLITECNICO DI TORINO (POLITO) IT
UNIVERSITE DE STRASBOURG (UNISTRA) FR
INSTITUTE OF COMMUNICATION AND COMPUTER SYSTEMS (ICCS) GR
FUTURENEEDS (FN) CY
